传感器在机器人控制中起到关键作用，正因为有了传感器，机 器人才具备了类似人类的感知功能和反应能力。传感器技术、通信 技术和计算机技术是现代信息技术的三大基础学科，被并称为“信息 技术的三大支柱”。 本 节 导 入 系统的自动化程度越高，对传感器的依赖性就越强。 大脑 处理和识别信息 计算机 通信系统 神经系统 传递信息 传感器 感觉器官 自动检测控制系统 传感技术的核心 即传感器，是负责信息交互的必要组成部分 工业机器人传感系统组成 工业机器人的感觉系统、工业机器人内部传感器装置、工业机 器人外部传感器装置和工业机器人传感器应用 传感器是一种能把特定的被测信号，按一定规律转换成某种“可用 信号”输出的器件或装置，以满足信息传输、处理、记录、显示和控制 的要求。总而言之，一切获取信息的仪表器件都可称为传感器。 1 、传感器 图 4-1 传感器的组成结构 电量 被测量 传感器的特性，主要指输出与输入之间的关系。当输入量为常量或 变化极为缓慢时，此关系被称为静态特性；当输入量随时间变化时，称 为动态特性。 2 、传感器的特性 （ 1 ）传感器的静态特性 传感器的静态特性，是指传感器转换的被测量 ( 输入信号 ) 数值是常 量 ( 处于稳定状态 ) 或变化极为缓慢时，传感器的输出与输入之间的关 系 （ 2 ）传感器的动态特性 实际

本 节 导 入 机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对操作机的控制， 以完成特定的工作任务，其基本功能如下。 记忆功能 示教功能 与外围设备 联系功能 坐标设置功能 人机接口 传感器接口 位置伺服功能 故障诊断安全 保护功能 机器人控制技术和传统机械系统控制技术没有本质区别，但机器人 控制系统也有许多特殊之处，如下： 多关节 联动控制 每个关节由一个伺服系 回转伺服 控制器 手腕伺服 控制器 大臂伺服 控制器 手腕回转 伺服控制器 磁盘存储 视觉系统 控 制 计 算 机 通信接口 网络接口 声音、图像 等接口… 滑觉和力觉 传感器 手腕旋转 伺服控制器 （ 1 ）控制计算机：控制系统的调度指挥机构； （ 2 ）示教编程器：与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互； （ 3 ）操作面板：由各种操作按键、状态指示灯构成； ； （ 4 ）磁盘存储：存储机器人工作程序的外围存储器； （ 5 ）数字和模拟量输入 / 输出：各种状态和控制命令的输人或输出； （ 6 ）打印机接口：记录需要输出的各种信息； （ 7 ）传感器接口：用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制； （ 8 ）轴控制器：完成机器人各关节位置、速度和加速度控制； 集中控制系统 用一台计算机实现全部控制功能 主从控制系统 采用主、从两级处理器实现

随着焊缝跟踪、信息传感、离线编程、智能控制、人工智能等技术的迭代突破，焊接机 器人的智能化水平迎来显著提升。通过搭载激光传感器与 3D 视觉系统，智能焊接机器人可 精准识别焊缝位置、尺寸及形状特征，实现焊接路径的自主规划，推动焊接技术向“免示教” 方向演进。当前，焊接机器人正经历从传统示教型向“免编程”、“免示教”型的深刻转型。 智能焊接解决方案（如智能焊接机器人、自动化焊接工作站及集成视觉传感的智能系统）不 先进技术，包括机器人技术、人工智能、机器视觉、传感器技术、自动化控制和软件工程。 目前来看，智能焊接机器人尚处于发展早期阶段，入局者正持续增加，在众多细分领域已陆 续有相关批量化落地案例。GGII 判断，未来几年智能焊接将有望进入快速发展期，届时将 涌现出诸多优秀的系统方案商、机器人厂商、传感器厂商等。相较于传统示教型设备，智能 焊接机器人是融合机器人技术、人工智能、机器视觉、传感器技术、自动化控制与软件工程 钢 结构、船舶、隧道桥梁和能源等细分领域已形成批量化落地案例。高工机器人产业研究所 （GGII）判断，未来几年智能焊接技术将进入快速发展期，并催生一批具备竞争力的系统方 案商、机器人本体厂商及传感器供应商。 高工机器人产业研究所（GGII）数据显示，2024 年中国市场焊接机器人销量达 5.25 万 台，同比增长 12.9%；预计 2025 年销量将增至 5.75 万台，同比增长约 9

，其复合年增长率将超过 39% ，达到 235 亿美元。 市场前景：复合年增长率将超过 39% ， 2024 年全球市场达到 235 亿美 元 维护模式迭代 预测性维护 评估预测设备状态，按需维护 （依靠传感器） 最经济的维护 预防性维护 遵从操作手册（凭经验） 有计划无目标 事后维护 故障发生后 最昂贵的维护 事后维修比事前预防的成本高约 50% 以 上 状态监测 健康评估 解决思路 将数据和知识库进行深入融合，构建 AI 模型库： 如整合设备传感器数据与知识库中的故障案例，预测 剩余使用寿命（如“轴承预计 48 小时内需更换”）。  对海量数据进行 全面深度分析；  精准预测。 AI 模型库的构建 AI 应用的价值 解决思路 振动 电流 压力 转速 前端智能传感器 + 云端智能运维算法 + 平台（手机 / 网页）展示界面 AI+ 在工业的应用——产品 在工业的应用——产品 知识经验库 AI+ 工艺优化 AI+ 质量 AI+ 设备 智能体  构建包含传感器数据、机理模型 和专家知识的三维知识库；  避免经验流失；  加速新员工培养与标准化落地；  动态检索，保证信息时效性。  跨系统的数据整合；  实时监测；  精准识别隐性异常 和波动预警。 挖掘最优的参数组合 AI 预测 + 行动力：  感知环境；  采取行动；

1 2 3 4 5 6 7 8 • 工业机器人意义与定义 • 工业机器人分类 • 工业机器人组成和性能参数 • 工业机器人的结构 • 工业机器人控制技术 • 工业机器人传感系统 • 工业机器人的应用 • 工业机器人发展方向 1 、工业机器人意义与定义  为什么要用机器人？  有些工作对人体有伤害，如 喷漆，重物搬运；  有些产品要求极高的质量， 1 2 3 4 5 6 7 8 • 工业机器人意义与定义 • 工业机器人分类 • 工业机器人组成和性能参数 • 工业机器人的结构 • 工业机器人控制技术 • 工业机器人传感系统 • 工业机器人的应用 • 工业机器人发展方向 柱坐标系机器人 z R r 1 、手臂可伸缩（沿 r 方向）； 2 、滑动架（托板）可沿柱上下移动（ z 轴方向）； 3 、水平臂和滑动架组合件可作为基座上的一个 1 2 3 4 5 6 7 8 • 工业机器人意义与定义 • 工业机器人分类 • 工业机器人组成和性能参数 • 工业机器人的结构 • 工业机器人控制技术 • 工业机器人传感系统 • 工业机器人的应用 • 工业机器人发展方向 执行机构 控制系统 驱动系统（液压缸、电机等） 检测系统 工 业 机 器 人 3 、工业机器人的组成和性能参数 3.1 工业机器人的组成

智能驾驶系统由车端传感器、车端平台层、车端算法层、 云端服务层四大部分组成，车端平台层以芯片、域控制 器、车载通信和操作系统等驱动摄像头、激光雷达、毫 米波雷达等传感器进行环境感知，并通过车载通信实现 车云协同；车端算法层整合管理域、算法、应用及安全 域，实时解析传感器数据生成决策指令；云端提供全导 航、数据管理和模型训练等功能，通过 OTA 向车端推 送更新。系统通过“传感器数据反馈、车端实时推理、 智能驾驶概念与发展辨析 05 图 1-2 智能驾驶整体技术架构图 车端传感器层包含摄像头、激光雷达、毫米波雷达、车 载通信等设备，具有多模态融合、全天候工作的特点。 摄像头提供高分辨率图像识别交通标识，激光雷达构建 三维点云感知障碍物轮廓，毫米波雷达实现恶劣天气下 的目标探测，车载通信模块保障车内外信息交互。这些 传感器通过平台层的接口进行数据同步与时空对齐，形 成环境感知的冗余体系。其采集的原始数据经平台层预 下发。芯 片提供 AI 算力支撑神经网络推理，域控制器集成多源 数据处理，操作系统实现硬件资源调度与任务管理。该 层作为算法层的硬件载体，负责将传感器层采集的数据 进行预处理并传输至算法层，同时将算法决策转化为具 体的控制信号，是连接传感器、算法与执行机构的神经 中枢。 车端算法层划分为管理域、算法、应用、安全域等，核 心特点是融合实时决策与多重安全保障机制。管理域 通过 OTA

结构化 存储 HBase 非结构化 存储 Redis 数据缓存 …… MQTT HTTP …… 传感器 传感器 传感器 传感器 传感器 传感器 传感器 智能 设备 传感器 传感器 传感器 视频 监控 传感器 传感器 传感器 应用 系统 LEAP APP 传感器 传感器 传感器 互联网 数据 LEAP DataHub 数据集成平台 MQTT HTTP …… 批量数据 导入 准确性 闭环性 工业大数据定义 A2 ：工业大数据解决方案 10 10 获取层 分析层 数据集成交互平台 LEAP DataHub 终端采集 流式采集 批量导入 网络爬虫 源数据 传感器 音频视频 设备日志 文本 社交网 络 ERP SCM CRM 实 时 能 力 查 询 、 分 析 、 交 互 业务层 监控 告警 安全 管理 一站式运维 智能供应链 舆情分析 财务管理 上位机 智能工业 设备 DCS/PLC/RTU TCP/IP TCP/MQTT R485/232 RJ45 ………… OPC/ Modbus EdgeAgent 智能仪表 / 传感器 执行器 R485/232 RJ45 LeapIOT Edge LeapIOT Platform 连接 协同 分析 A3 ：工业物联网解决方案 16 16 全面接入 核心生产设备联网与

GIS 系统 移动终端 视频存储 大屏监控 动环主机 智能分析 一体化平台 高层施工检测 风速传感器 测重传感器 回转传感器 幅度传感器 高度传感器 地面施工检测 烟雾传感传感器 火焰传感传感器 作业面视频监控 地基施工检测 地下水压传感器 地面水压传感器 特种气体检测器 人车物管理 人脸识别 门禁系统 报警系统 信息显示屏 工地安防方案 业务构成 工地安防方案 | 塔式起重机塔钩自动跟 踪 功能点 基槽和基坑周边安装压力传感器 ，对可能出现的塌方 进行检测，并且通过带夜视功能的红外高清球机进行视频 监控 ，监督施工人员安全帽佩戴及支护结构情况 工地安防方案 | 基坑基槽监 测 功能点 在高风险区域安装烟雾传感器，火焰探测器，噪 声传感器和粉尘传感器 ，结合视频进行管理监督，避免 因为施工不规范造成火灾、噪声污染和粉尘污染情况。 客 户 端 数 据 应 用 层 TCP/IP TCP/IP 前 端 设 备 层 网 络 传 输 层 2.4 G 交 换 机 通过将现场工况数据（温度、湿度、 压力、容量、流量浓度等传感信息）叠 加到视频上传至监控中心，并可以对此 类数据进行处理操作，准确省心 功能亮点 | 环境动态实时预 警 烟雾探测 湿度探测

应用实践推动工厂内外的改造 案例 MES ERP 、 PLM 现 场 级 车 间 级 HMI 执行器 传感器 现有控制网络 SCADA 数据网关 现有管理网络 OT 层 IT 层 外部网络 新增传感器 监测设备 新型网络 大数据分析 云应用 网关 在原有基础上通过添加传感设 备完善信息收集能力，借助网 络技术支持实现企业内部互联 互通，并依赖数据分析和处理 平台来进行生产过程优化。 应用实践推动工厂内外的改造 案例 MES ERP 、 PLM 现 场 级 车 间 级 HMI 执行器 传感器 现有控制网络 SCADA 数据网关 现有管理网络 OT 层 IT 层 外部网络 新增传感器 监测设备 新型网络 大数据分析 云应用 网关 在原有基础上通过添加传感设 备完善信息收集能力，借助网 络技术支持实现企业内部互联 互通，并依赖数据分析和处理 平台来进行生产过程优化。 GUANLIJISHUHUA GUANLIJISHUHUA 全球产业加速布局和渗透，新体系雏形初现 工业数据平台 智能装备 传感器 控制系统 工业软件 大数据处理 工业APP 软件定义机器/智能机器 工业应用 基于开放平台的新型工业生态系统 大量第三方工业 应用开发商 不同装备、传感和 工控自动化厂商 产业体系初步形成 云 平 台 端 智能装备 智能控制系统 智能网关 IIoT

- 3 - 智慧工地整体解决方案 第 二 章 系统总体思路 2.1 设计思想 通过工地管理可视化系统为政府、企业、现场工程管理，提供了先进技术手段，通过 安装在建筑施工作业现场的各类传感装置，构建智能监控和防范体系，就能有效弥补传统 方法和技术在监管中的缺陷，实现对人、机、料、法 “ 、环的全方位实时监控，变被动 监 督 ” “ 为主动 监控 ”；同时，其也将为安全生产监督管理引入新理念 全网络覆盖 该系统平台可适应局域网、广域网、3G、4G 移动网络、Wifi 网络等多种网络集 合， 支持 NAT 穿越，可穿越防火墙、网闸； 3.2.2 综合监控，全面集成 建筑工地的视频监控、传感数据、安全防范、报警联动、门禁等子系统，大多各自独 立运行，通过不同通道上传数据，甚至每套系统都配有独立的管理人员，很难做到多系统 的综合监控、集中管理，无形中降低了系统的高效性，增加了系统的管理成本。 工地监控系统拓扑图 如上图所示，建筑工地视频监控系统架构由三部分组成：前端施工现场、传输网络、 监控中心。 1) 工地前端系统 工地前端系统主要负责现场图像采集、录像存储、报警接收和发送、传感器数据采集 和网络传输。 前端监控设备主要包括分布安装在各个区域的球型鹰眼全景相机、高清红外星光网络 摄像机、网络硬盘录像机，用于对建筑工地的全天候图像监控、数据采集和安全防范，满 足